微細(xì)絲與異種材質(zhì)多股導(dǎo)線精密電阻釬焊實(shí)驗(yàn)裝置開發(fā)

陳玉華，許明方，謝吉林，許章亮，陳 宜 ，黃永德

（1.南昌航空大學(xué) 江西省航空構(gòu)件成形與連接重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江西 南昌 330063；2.重慶科技學(xué)院 冶金與材料工程學(xué)院，重慶 401331）

0 前言

電子工業(yè)中常常涉及微細(xì)絲（直徑小于0.3 mm）連接。傳統(tǒng)的火焰釬焊[1]對工人操作水平要求較高，接頭成品率較低，難以滿足生產(chǎn)需求；采用激光焊接[2-5]時，激光光斑直徑很難對準(zhǔn)，且激光能量密度大，很容易造成燒穿。電阻釬焊[6-10]具有控制精準(zhǔn)、焊接質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)，且目前的微細(xì)絲焊接主要采用電阻釬焊，但是采用電阻釬焊焊接微細(xì)絲時，手工操作很難控制釬料片和細(xì)絲以及多股線的相對位置，即使它們的位置放置妥當(dāng)，由于焊接過程中是用手固定多股線和細(xì)絲，而手在焊接過程中的抖動和毛細(xì)作用[11]會改變微細(xì)絲和多股線的相對位置，從而導(dǎo)致無法焊接在一起或者焊接質(zhì)量不達(dá)標(biāo)。此外，由于添加的釬料片太細(xì)小和石墨電極槽較小，以及焊接過程中焊機(jī)本身的阻擋，進(jìn)行釬料添加時必須十分謹(jǐn)慎，使得前期準(zhǔn)備時間較長，降低了焊接效率。焊接時，在更換石墨電極后，需要不停調(diào)節(jié)整個焊機(jī)，使上電極剛好壓到石墨電極上，費(fèi)時又費(fèi)力。

綜上，為了解決電阻釬焊微細(xì)絲過程中的焊接質(zhì)量差[12]、焊接效率低的問題，研究一種用于微細(xì)絲和多股線焊接的夾具[13]具有重大意義。

1 微細(xì)絲和多股線焊接的夾具裝置組成

新型微細(xì)絲和多股線焊接夾具裝置示意如圖1所示，包括滑臺底座、直線導(dǎo)軌、滑塊等。左/右電極座上均設(shè)置電極，電極上連接開設(shè)有線槽的蓋板，左/右電極座上的電極之間夾固有石墨電極，石墨電極上設(shè)有線槽，蓋板的線槽上方均設(shè)置有固定部件。旋轉(zhuǎn)旋鈕可移動滑臺，進(jìn)而裝卸石墨塊。導(dǎo)電銅板上加工有尺寸合適的V形槽，以方便放置焊接材料，利用壓爪固定絲材相較于直接用手操作更加便捷高效，同時更加穩(wěn)定。位置可調(diào)的放大鏡能夠輔助工人焊接時進(jìn)行觀察。

圖1 釬焊夾具結(jié)構(gòu)示意

2 焊接實(shí)驗(yàn)過程及結(jié)果分析

2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

同時采用常規(guī)裝置和新裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，方案一按常規(guī)電阻釬焊機(jī)流程操作；方案二采用精密電阻釬焊裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。分別焊接20個接頭，從外觀成形、耗時、成品率、抗拉強(qiáng)度方面分別進(jìn)行比較。

2.2 實(shí)驗(yàn)過程

方案一：常規(guī)裝置通過工人手動操作。方案二：采用新裝置，將釬料浸潤后的多股導(dǎo)線放置在微細(xì)絲的上方，多股導(dǎo)線及微細(xì)絲置于凹槽中的長度不大于4 mm。通過焊接電源對帶槽石墨塊進(jìn)行通電加熱，實(shí)現(xiàn)多股導(dǎo)線與微細(xì)絲的釬焊連接。

2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

采用新夾具進(jìn)行裝夾焊接20個試樣，成功焊成19個，成品率95%。相較于常規(guī)電阻釬焊搭接部分未出現(xiàn)錯邊，且釬料完全將細(xì)絲和多股線包裹住，平均抗拉剪力為13N，達(dá)到細(xì)鎳絲母材抗拉剪力的99%。

常規(guī)裝置與新裝置下多股導(dǎo)線與微細(xì)絲的精密電阻釬焊接頭外觀比較如圖2所示。由圖2可知，外觀成形中常規(guī)電阻釬焊引線未被完全包裹（見圖2a），釬料填充不飽滿，成形差；改良后熱影響區(qū)被釬料包裹（見圖2b），減小了應(yīng)力趨勢，釬料填充飽滿、成形好。

圖2 引線外觀成形對比

不同微細(xì)絲與0.8 mm銅多股導(dǎo)線焊接接頭拉伸結(jié)果如圖3所示。由圖3可知，通過精密電阻釬焊得到的多股導(dǎo)線和微細(xì)絲的接頭抗拉力大，性能優(yōu)越于微細(xì)絲母材。接頭中的多股導(dǎo)線之間的單股絲之間浸潤飽滿，單股絲傳遞信號的性能趨于相同水平，使得多股導(dǎo)線的性能優(yōu)越且穩(wěn)定。

3 結(jié)論

圖3 不同微細(xì)絲與0.8 mm銅多股導(dǎo)線焊接接頭拉伸結(jié)果

采用設(shè)計(jì)的連接方法和裝置實(shí)現(xiàn)了鉑電阻引線與不等直徑異質(zhì)多股導(dǎo)線之間的連接，焊接接頭外觀成形良好，無明顯缺陷，可滿足產(chǎn)品尺寸、外觀、性能及穩(wěn)定性等要求。通過電阻率測量，與母材相比，接頭的導(dǎo)電性能良好。